Заваривање цеви-до-цевних плоча у измењивачима топлоте: квалификација и уобичајени дефекти

Овај водич објашњава како АСМЕ Одељак ИКС квалификује заваривање цеви-за-цеви, који кодови конструкције чине ту квалификацију обавезном, и специфичне режиме квара које инспектори и произвођачи морају да контролишу да би избегли скупе прераде.

Зашто заваривање цеви-до-цева захтева посебну квалификацију од заваривања жлебова?

Спојеви цеви-на-цеви захтевају посебну квалификацију јер се њихова геометрија, приступ и начин квара суштински разликују од стандардног завареног жлеба, а заваривач или поступак квалификован на купону са равним жлебовима није аутоматски доказано способним да произведе чврст спој{2}}непропусни за цурење у овој конфигурацији.

Купон за испитивање заварених жљебова се заварује у отвореним, неометаним условима са пуним приступом обема странама споја. Спој цеви-на-листа је заварен у чврсто скученом прстенастом простору између зида цеви и избушеног отвора за цев, често са суседним рупама цеви удаљеним само милиметрима и са приступом само са једне стране. Сам зид цеви је танак - често испод 3 мм - што га чини веома подложним изгоревању-, док је цевни лист дебео блок који делује као велики хладњак, стварајући неравномерну дистрибуцију топлоте по споју.

Ови услови стварају дефектне режиме - сагоревања-, недостатак фузије у корену споја и недовољну минималну путању цурења - који се једноставно не дешавају при заваривању отвореног жлеба, због чега АСМЕ Одељак ИКС третира заваривање цеви-до-заваривања цевних листова пре као сопствену категорију заваривања у утор или преклоп.

Која су два пута квалификација према АСМЕ Одељку ИКС?

АСМЕ Одељак ИКС нуди два различита пута за квалификовање процедура и заваривача заваривања од цеви-до-: демонстрациони модел према КВ-193 или конвенционални тест заваривања жлебова или угао према КВ-202, са применљивим кодом конструкције који одређује који је пут обавезан.

Поређење рута квалификација

По АСМЕ Одељак ИКС КВ-202.6 и Одељак ВИИИ Дивизија 1 УВ-28(б)/УВ-29 (издање 2021.); Одељак 2 пара. 6.3.4. Основне варијабле за квалификацију процедуре су дате у КВ-288; заваривача и заваривача-оператора перформансе-квалификације битне варијабле су дате у КВ-387 и КВ-388. Увек потврдите захтеве тренутног издања и сва замена специфична за клијента пре него што изаберете пут за квалификацију.

Обе основне{0}}табеле променљивих се примењују у комбинацији са основним табелама процеса{1}}заваривања. На пример, процедура ГТАВ од цеви-на-процедура мора да задовољи и стандардне ГТАВ варијабле у табели КВ-256 и променљиве специфичне за цев -до-специфичне варијабле у табели КВ-288.1, које покривају ставке као што су дебљина цеви цеви, спољни пречник цевовода, опсег цевних спојева, распон спојева цеви.

Колико је заварених модела потребно и шта морају да прођу?

Када се користи рута модела КВ-193, мора се направити најмање пет заварених шавова и сваки од њих мора проћи визуелни преглед, испитивање пенетранта течности и макро-преглед пресека - један неуспели завар поништава цео модел и захтева потпуни поновни завар, а не поправку тачке.

Визуелни преглед (КВ-193.1.1): изведен без увећања, провера потпуне фузије, прогоревања, порозности и пуцања.

Испитивање пенетрантима течности (КВ-193.1.2): спроведено у складу са чланом 6 АСМЕ, одељак В, од стране квалификованог особља, да би се открили прекиди који пуцају на површини који нису видљиви простим оком.

Макро-преглед пресека (КВ-193.1.3): макета се пресеца кроз њен пречник да би се откриле четири површине, а затим се испитује при увећању од 10к до 20к да би се проверило потпуно спајање, одсуство пукотина и - критично - да ли минимална путања цурења испуњава захтев за пројектовање.

Сам моцкуп склоп мора у суштини да дуплира конфигурацију отвора цеви и дизајн споја који ће се користити у производњи, у границама КВ-288 битних варијабли - што значи да пречник цеви, дебљина цевног слоја и геометрија споја морају бити репрезентативни за стварни измењивач топлоте који се гради, а не само за било који погодан испитни комад.

Одељак ВИИИ Дивизија 1 наспрам Дивизија 2: Када је КВ-193 обавезан?

АСМЕ Одељак ВИИИ Одељак 2 чини модел КВ-193 обавезним за квалификацију поступка заваривања цеви-на цевни лим, док Одељак ВИИИ Одељак 1 оставља га као опцију произвођача, а ова разлика је једна од најважнијих и најчешће погрешно схваћених тачака планирања израде измењивача топлоте.

По АСМЕ Одељак ВИИИ Дивизија 1 УВ-28/УВ-29 (издање од 2021. даље), Одељак ВИИИ Дивизија 2, пара. 6.3.4 и Одељак И ПФТ-12. Техничке спецификације клијената често намећу КВ-193 чак и тамо где га основни код не захтева – увек проверите наруџбеницу и спецификацију заваривања пројекта пре финализације плана квалификација.

Који су најчешћи дефекти у завареним спојевима цеви-до-цевних плоча?

Дефекти који најчешће угрожавају спојеве цеви-на-лимова су недостатак фузије на интерфејсу цеви-за-интерфејс цеви, цев-изгоревање зида-, недовољан минимални пут цурења, порозност и топлота- и пуцање због - и топлотног утицаја спој цеви се завари појединачно ручно или орбиталном главом, стопа дефекта има тенденцију да расте услед замора, недоследног спајања- споја и неадекватне припреме површине у великом броју цеви.

Режими кварова и методе детекције у складу са захтевима АСМЕ Одељак ИКС КВ-193.1 и искуством у индустрији у вези са производњом и поправком измењивача топлоте са омотачем и цевима.

Искуство на терену у апликацијама за добијање сумпора, рафинацију и хлађење процеса показује да понављајућа цурења од цеви-до-цевних плоча често прате недостатак пенетрације и недостатак фузије унесених током оригиналне производње - дефекте које је тешко открити само са производним НДЕ и који имају тенденцију да се открију само након поновљених термичких пукотина у корену.

Како се проверава минимални пут цурења (МЛП) и зашто је то важно?

Минимална путања цурења је најкраћа раздаљина, у било ком смеру, од корена цеви-до-завара цеви до најближе слободне површине, и важна је јер је то димензија која одређује да ли заварени спој чврстоће-заварени спој заиста може да издржи притисак и спречи унакрсну-контаминацију -унакрсну контаминацију - и даље може да прође под визуелном контролом основа дизајна зглоба.

МЛП се верификује тако што се квалификациони модел пресече кроз његов пречник, изложи пресек завара-и мерење путање споја при увећању од 10к до 20к у односу на израчунати минимум из основе дизајна.

Максимална приписана МЛП вредност је ограничена на дебљину зида цеви, без обзира на то колико је додатног метала шава депоновано изнад те димензије.

Уздужне огреботине на спољној површини цеви или отвору отвора цевног листа се третирају као повећани ризик током процене модела, јер огреботина која иде паралелно са спојем може да створи пут цурења који у потпуности заобилази зону спајања завара.

Пошто МЛП може бити потврђен само деструктивно - отварањем репрезентативног модела -, он се верификује током квалификације процедуре, а не на сваком производном споју. Управо је то разлог зашто је дисциплинована, поновљива контрола процеса током производног заваривања толико важна: када се ВПС квалификује са демонстрираним МЛП-ом, производни завари морају бити изведени унутар истог суштинског-променљивог омотача да би остали валидни.

Које методе инспекције откривају дефекте цеви-до-цева пре покретања?

Слојевити редослед инспекције - визуелни преглед, испитивање пенетранта течности и испитивање цурења хелијума - хвата велику већину дефеката од цеви-до-пре него што се сноп измењивача топлоте затвори и стави у рад, при чему испитивање цурења хелијума нуди највећу осетљивост} на било који уобичајени тип споја примењеног на пропуштање{4}.

Визуелни преглед се обавља на сваком производном завару као први{0}}пролазни екран за прогоревање-, непотпуно спајање и површинску порозност.

Испитивање пенетрантима течности, обављено према члану 6 АСМЕ одељка В, открива површинске{1}}пукотине и порозност који нису видљиви голим оком, и обично се примењује и на корен и на завршни пролаз.

Испитивање цурења хелијума врши притисак у измењивачу са 5-10 пси хелијума и користи масени спектрометар за откривање брзина цурења које су далеко мање него што хидростатски тест може да реши, јер је атом хелијума довољно мали да прође кроз дисконтинуитете који не би пропуштали воду. Овај тест се обично изводи након заваривања свих крајева цеви-, али пре ширења цеви, тако да се процењује само завар - а не механичко проширење -.

Ниједна једна метода не хвата сваки начин дефекта: визуелна и течна пенетрантна испитивања су ефикасна за површинске-повезане дисконтинуитете, али недостатак фузије испод површине или мања МЛП могу бити потврђени само деструктивним макро-секцијама током квалификације. Због тога су квалификационо тестирање и производни НДЕ комплементарни, а не редундантни. - квалификација доказује да је процедура способна да произведе чврст спој, а производни НДЕ потврђује да је способност доследно извршена у целом броју цеви.

Зашто је строга квалификација важнија за спојеве цеви-до-лимова него за обичне заварене цевоводе?

Строгост квалификације цеви-на-цијев је важнија него за обичне заварене шавове цевовода јер један систематски дефект откривен након производње може да захтева поновно-преношење цеви читавог снопа и зато што сваки измењивач може да садржи стотине до хиљаде појединачних спојева заварених по истом поступку -} или не производи {4 гранични шав заварити, производи многе.

Дефект заваривања обима цеви је обично изолована поправка. Насупрот томе, режим дефекта цеви-на-цеви изазван грешком поступка или неквалификованом техником је системски: ако је дизајн споја, унос топлоте или корак припреме површине који је изазвао један квар доследно примењиван на читав сноп, сваки спој заварен под тим условима је сумњив.

Улагање у одговарајуће квалификоване ВПС, адекватно обучене и тестиране завариваче и дисциплиновану секвенцу инспекције производње је нижи-пут трошкова са великом маржом у поређењу са откривањем - након покретања, или још горе, након неколико година термичког циклуса у служби - да се велики део снопа цеви мора заменити.

Често постављана питања

Q: Да ли АСМЕ Одељак ВИИИ Дивизија 1 захтева квалификацију модела КВ-193 за заваривање цеви-на лим?

A: Бр. Дивизија 1 оставља КВ-193 као опцију произвођача; Тест заваривања ужлебова по КВ-202.2 и КВ-202.4 је прихваћена алтернатива осим ако техничке спецификације клијента не захтевају моцкуп руту.

Q: Колико цеви мора бити заварено и испитано да би се квалификовала процедура од цеви-до-процедуре за цевне плоче по моделу?

A: Мора се произвести најмање пет пробних завара и свих пет мора проћи визуелни преглед, испитивање пенетранта течности и макро-пресека по КВ-193.2. Сваки појединачни квар поништава цео модел, захтевајући потпуно поновно заваривање.

Q: Шта је минимална путања цурења и зашто је ограничена на дебљину зида цеви?

A: Минимална путања цурења је најкраћа стаљена удаљеност од корена шава до најближе слободне површине. Ограничен је на дебљини зида цеви јер је то физичка граница -непропусног попречног пресека- споја, без обзира на то колико је додатног метала шава депоновано.

Q: Може ли заваривач квалификован за заваривање ужлебљених спојева цеви-на-лимова према ВПС квалификованом моделу КВ-193?

A: Да, када важећи грађевински код не захтева сам КВ-193 за квалификацију перформанси. Квалификација процедуре и квалификација учинка се третирају као узајамно искључиви захтеви према АСМЕ Одељку ИКС.

Q: Зашто је испитивање цурења хелијума пожељније у односу на хидростатичко испитивање заваривања цеви{0}}на-цеви?

A: Мала атомска величина хелијума омогућава му да прође кроз дисконтинуитете које хидростатски (водени) тест не би открио, дајући тестирању цурења хелијума знатно већу осетљивост за идентификацију маргиналних или делимично спојених цеви-на-спојева пре покретања.